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可控形貌纳米氧化锌的制备及光学性能研究
摘要：
本文利用一种简单的水热法制备了可控形貌的纳米氧化锌，分别采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外可见吸收光谱对其形貌和光学性能进行了表征。结果表明，我们成功制备了不同形状、不同尺寸的纳米氧化锌，并研究了不同形貌对光学性能的影响。经过实验验证，我们的纳米氧化锌在紫外光区和可见光区均有良好的吸收和发射特性，具有广泛的应用前景。
关键词：纳米氧化锌、水热法、形貌控制、光学性能
引言：
纳米氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，在太阳电池、紫外探测器等领域都得到了广泛的应用。然而，其性质和应用功能受其形貌和尺寸的严格控制。因此，对ZnO的形貌和尺寸进行精确控制，是实现其各种性质和应用的关键。
发展到现在，各种方法已被提出来制备不同形貌的纳米氧化锌。水热法简单易行，操作简单，可实现对ZnO形貌的优化，制备多种不同形貌的纳米氧化锌已成为当前研究的热点之一。在本文中，我们将采用水热法制备不同形状、不同尺寸的纳米氧化锌，并研究不同形貌对其光学性能的影响。
实验：
材料准备：
ZnO（AR），乙二醇（C2H6O2）和氢氧化钠（NaOH）购自Sigma（美国）。
实验步骤：
1、将0.5gZnO溶解在50mLC2H6O2中，使其成为混合物A。
2、将1.2gNaOH加入50mL蒸馏水中，并用超声波升温至60°C。
3、将混合物A缓慢加入上述溶液中，并保持温度和搅拌。
4、反应1-3小时后，用离心机分离得到沉淀物，用蒸馏水进行洗涤。
5、将样品在空气中干燥，然后烘干在100°C的恒温器内，在空气中焙烧2小时，形成纳米氧化锌。
结果与分析：
我们成功制备了不同形状的纳米氧化锌，如图1所示。透射电子显微镜（TEM）观察发现，纳米氧化锌的形态由球形到棒状再到片状变化。扫描电子显微镜（SEM）研究证实了这些形貌的高度均匀性。通用的X射线衍射（XRD）技术用于确定这些样品的晶体结构，结果呈现出ZnO的标准结构。另外，纳米氧化锌在紫外区有良好的吸收特性和发射特性，并且在可见光区也有良好的吸收和发射特性（图2）。而不同形状的纳米氧化锌在紫外区和可见光区的吸收和发射的光谱曲线均存在一定的差异，证明了ZnO的形貌对其光学性能有影响。
结论：
本实验成功制备了不同形状、不同尺寸的纳米氧化锌，通过对其光学性能的研究，发现它在紫外区和可见光区均有良好的吸收和发射特性，并且不同形貌的纳米氧化锌具有不同的光学性能。这一发现为进一步实现ZnO的多种应用提供了理论和实验基础。